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Indicador de Escape Térmico (ART2050)

Pequenas fugas de calor ou pontos quentes de uma máquina ou circuito podem ser detectados com este útil circuito para a indústria ou para o técnico de manutenção. O sensor é um diodo comum de fácil obtenção e excelente sensibilidade.

Uma pequena fuga de frio ou o calor num sistema de ar condicionado, numa máquina industrial ou ainda numa estufa podem significar não só a operação imprópria do aparelho como também um gasto de energia considerável.

A fuga pode ser tão pequena que não consigamos perceber usando nossos próprios sentidos, caso em que precisaremos de um recurso eletrônico.

Este recurso consiste num indicador de escape de calor capaz de detectar pontos quentes ou frios, imperceptíveis para nós.

 

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação: 6 a 9 V

Corrente consumida: 1 mA (tip.)

Faixa de temperaturas de operação: - 40 a 4-.125°C

Tipo de sensor: diodo semicondutor

Resolução: menor que 1°C

 

Quando polarizamos um diodo comum no sentido inverso, teoricamente não deve circular corrente alguma.

No entanto, podemos detectar uma fraca corrente que resulta da liberação de portadores de carga na região da junção devido à agitação térmica, ou seja, devido à própria temperatura desta junção.

Verifica-se então que esta corrente sobe quase que linearmente com a temperatura, o que possibilita a utilização de diodos comuns como eficientes sensores de temperatura.

Para a medida precisa, diodos especiais são fabricados com respostas que são lineares dentro da faixa de operação, o que não ocorre com um diodo comum.

No entanto, dadas as pequenas dimensões da junção de um diodo de sinal (1N4148, por exemplo), temos uma boa sensibilidade e rapidez de resposta a variações de temperatura.

Esta característica permite usar um diodo de silício como sensor em nosso projeto.

De modo a detectar pequenas variações de temperatura usamos dois transistores na configuração Darlington para amplificar a corrente obtida e com isso excitar um indicador.

O que se faz então é ajustar P1 no circuito de modo que a tensão

de um lado do indicador seja a mesma do outro, ou seja, a tensão no coletor de Q2 na temperatura ambiente.

Desta forma, teremos a indicação de zero no instrumento.

Para detectar variações positivas de temperatura um instrumento com faixa de 0 a 200 uA será excelente, mas se quisermos também detectar variações negativas será interessante usar um instrumento de zero no centro, mesmo que de menor fundo de escala, por exemplo, 50 - 0 - 50 uA.

Quando o diodo se aquece, por exemplo, sobe a corrente de fuga e com isso temos a polarização de Q1 e Q2 no sentido de fazer a tensão de coletor de Q2 cair.

O resultado é que circula então uma corrente pelo instrumento assinalando o fato.

O consumo do aparelho é extremamente baixo dados os valores altos das resistências envolvidas, o que garante uma enorme durabilidade para as pilhas ou bateria.

O diagrama esquemático completo do aparelho é mostrado na figura 1.

 

 

   Figura 1 – Diagrama do detector
Figura 1 – Diagrama do detector

 

 

A disposição dos componentes numa pequena placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

 

Figura 2 – Placa para a montagem
Figura 2 – Placa para a montagem

 

 

O sensor pode ser remoto, caso em que deve ser ligado por meio de fio blindado ou pode ser incorporado na caixa, do lado externo.

A colocação do sensor dependerá da utilização desejada para o aparelho,já que no sistema remoto ele pode chegar a locais mais "apertados".

Os transistores admitem equivalentes mas devem ser de silício e sem fugas.

Uma fuga excessiva nos transistores pode ser amplificada e tornar inoperável o aparelho.

Ligue o aparelho depois de colocar as pilhas ou a bateria e ajuste P1 para obter uma leitura igual a zero no instrumento.

Depois, segure entre os dedos apenas o corpo do diodo, sem tocar nos seus terminais. O ponteiro do instrumento deve defletir indicando o aumento da temperatura.

Para operação em lugares ou em locais em que possa haver contatos ou fugas elétricas no sensor é conveniente protegê-lo usando isoladores nos seus terminais (espaguetes) ou então envolvendo-o numa pelotinha de cola

epóxi.

Esta pelotinha deve ser bem fina para não dificultar a propagação do calor.

Se a agulha tender a defletir em sentido contrário, inverta as conexões do instrumento. Se não conseguir ajuste de zero veja se não existem fugas nos transistores (desligue o sensor por um instante) ou se o sensor (diodo) não está invertido.

Para usar é só aproximar (sem encostar) o diodo ao local em que se deseja detectar aumento ou redução da temperatura esperar alguns segundos observando o ponteiro do instrumento.

 

 

Semicondutores:

Q1, Q2 - 86548 ou equivalentes

D1 - 1N4148 ou equivalente

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ohms

R2 - 22 k ohms

R3 - 4,7 k ohms

P1 - 10 k ohms - potenciômetro

 

Diversos:

C1 - 100 uF x 12 V

M1 - microamperímetro de 200 uA

S1 - Interruptor simples

B1 - 6 ou 9 V - bateria ou 4 pilhas pequenas

 

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